(57)【要約】【課題】回転翼及び回転翼を備えたハードディスクドライブを提供すること。【解決手段】スピンドルモータと、スピンドルモータに装着されて回転するデータ記録媒体であるディスクと、ディスク上で浮き上がった状態でディスクへのデータの記録および／またはディスクからのデータの読み取りを行なうスライダを先端部に搭載したＨＳＡと、ディスクと同軸回転可能にスピンドルモータに装着され、ディスク内側領域の気流の流速を速めてスライダの浮揚力を向上させる複数個のブレードを備えた回転翼とを備えたことを特徴とする。【選択図】図２
2007122862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ記録媒体であるディスクと同軸回転可能にハードディスクドライブのスピンドルモータに装着され、前記ディスクの内側領域の気流の流速を速め、前記ディスクへのデータの記録および／または前記ディスクからのデータの読み取りを行なうスライダの浮揚力を向上させる複数個のブレードを備えたことを特徴とする、回転翼。
【請求項２】
前記ブレードは、１２０°間隔で放射状に突出した三つが備えられたことを特徴とする、請求項１に記載の回転翼。
【請求項３】
前記ブレードは、前記ディスク内側領域の空気を加圧する空気推進面を備えたことを特徴とする、請求項１に記載の回転翼。
【請求項４】
前記空気推進面は、前記ディスクの表面を背にして傾斜したことを特徴とする、請求項３に記載の回転翼。
【請求項５】
前記ブレードの厚さは、前記ディスクの表面からスライダが搭載されたＨＳＡまでの高さ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の回転翼。
【請求項６】
スピンドルモータと；
前記スピンドルモータに装着されて回転するデータ記録媒体であるディスクと、
前記ディスク上で浮き上がった状態で前記ディスクへのデータの記録および／または前記ディスクからのデータの読み取りを行なうスライダを先端部に搭載したＨＳＡと；
前記ディスクと同軸回転可能にスピンドルモータに装着され、前記ディスク内側領域の気流の流速を速めて前記スライダの浮揚力を向上させる複数個のブレードを備えた回転翼と；
を備えたことを特徴とする、ハードディスクドライブ。
【請求項７】
前記回転翼は、１２０°間隔で放射状に突出した三つのブレードが備えられたことを特徴とする、請求項６に記載のハードディスクドライブ。
【請求項８】
前記回転翼のブレードは、前記ディスク内側領域の空気を加圧する空気推進面を備えたことを特徴とする、請求項６に記載のハードディスクドライブ。
【請求項９】
前記空気推進面は、前記ディスクの表面を背にして傾斜したことを特徴とする、請求項８に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１０】
前記回転翼は、前記ディスクの表面に接触してスピンドルモータに装着されることを特徴とする、請求項６に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１１】
前記回転翼のブレードの厚さは、前記ディスクの表面からスライダが搭載された前記ＨＳＡの先端部までの高さ以下であることを特徴とする、請求項６に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１２】
前記回転翼は、ディスクの上側または下側に装着されることを特徴とする、請求項６に記載のハードディスクドライブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転翼及び回転翼を備えたハードディスクドライブに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）は、コンピュータ、ＭＰ３プレーヤ、モバイルフォンなどに使われる補助記憶装置の一例であって、磁気ヘッドが搭載されたスライダによりディスク形態のデータ記録媒体へのデータの記録および／またはデータ記録媒体からのデータの読み取りを行なう装置である。
【０００３】
図１は、従来のＨＤＤの一例を概略的に示す平面図である。図１に示すように、従来のＨＤＤ１０は、ベース部材１１及びそれに結合されたカバー部材（図示せず）からなるハウジング内にデータ記録媒体であるディスク２０と、前記ディスク２０を高速に回転させるスピンドルモータ１５と、ＨＳＡ（Ｈｅａｄ  Ｓｔａｃｋ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）２５とを備える。
【０００４】
前記ＨＳＡ２５は、データを記録または読み取る磁気ヘッド（図示せず）が形成されたスライダ２７を先端部に搭載し、前記スライダ２７をディスク２０上の所定位置に移動させてディスク２０へのデータの記録および／またはディスク２０からのデータの読み取りを行なうものである。一方、ベース部材１１の一側コーナー部分には、ＨＳＡ  ２５に連結されたＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）３２をベース部材１１の下部に配置された主回路基板（図示せず）に接続させるためのＦＰＣブラケット３５が設けられる。
【０００５】
ディスク２０がベース部材１１上で逆時計回り方向に高速回転すれば、ディスク２０の回転方向と同じ方向に気流が発生し、その気流により前記スライダ２７には浮揚力が作用する。前記スライダ２７は、前記浮揚力とディスク２０に向かうＨＳＡ２５の先端部の弾性加圧力とが平衡をなす所定高さに浮き上がる。このように浮き上がった状態でスライダ２７に形成された磁気ヘッド（図示せず）は、前記ディスク２０に対してデータを読み取ったり記録する機能を有する。
【０００６】
データが記録されるディスク２０の表面領域は、通常的にスピンドルモータ１５からの距離によって内側領域ＩＤ、中間領域ＭＤ及び外側領域ＯＤに３等分に区分されうる。ディスク２０が回転すれば、回転中心Ｃからの距離差に起因して、ディスク２０の内側領域ＩＤと外側領域ＯＤとの線速度の比は２．５〜３倍に達する。かかる内側領域ＩＤと外側領域ＯＤとの線速度の差は、前記内側領域ＩＤ上で逆時計回り方向に流動する気流と前記外側領域ＯＤ上で逆時計回り方向に流動する気流との流速差を引き起こして、前記内側領域ＩＤに移動したスライダ２７の浮揚力を弱化させる。
【０００７】
結果的に、スライダ２７の浮揚が不安定になり、弱い外部衝撃にもスライダ２７とディスク２０とが衝突して損傷されるおそれが大きくなる。かかるスライダの浮揚不安定の問題は、ディスク２０の回転角速度が比較的小さい直径１インチ以下の小型ＨＤＤでさらに顕著である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ディスク内側領域でスライダの浮揚力を向上させることが可能な、新規かつ改良された回転翼及び回転翼を備えたハードディスクドライブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、データ記録媒体であるディスクと同軸回転可能にハードディスクドライブのスピンドルモータに装着され、ディスクの内側領域の気流の流速を速め、ディスクへのデータの記録および／またはディスクからのデータの読み取りを行なうスライダの浮揚力を向上させる複数個のブレードを備えたことを特徴とする、回転翼が提供される。
【００１０】
ブレードは、１２０°間隔で放射状に突出した三つが備えられるようにしてもよい。
【００１１】
ブレードは、ディスク内側領域の空気を加圧する空気推進面を備えるようにしてもよい。
【００１２】
空気推進面は、前記ディスクの表面を背にして傾斜してもよい。
【００１３】
ブレードの厚さは、ディスクの表面からスライダが搭載されたＨＳＡまでの高さ以下であってもよい。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、スピンドルモータと、スピンドルモータに装着されて回転するデータ記録媒体であるディスクと、ディスク上で浮き上がった状態でディスクへのデータの記録および／またはディスクからのデータの読み取りを行なうスライダを先端部に搭載したＨＳＡと、ディスクと同軸回転可能にスピンドルモータに装着され、ディスク内側領域の気流の流速を速めてスライダの浮揚力を向上させる複数個のブレードを備えた回転翼と、を備えたことを特徴とする、ハードディスクドライブが提供される。
【００１５】
回転翼は、１２０°間隔で放射状に突出した三つのブレードが備えられるようにしてもよい。
【００１６】
回転翼のブレードは、ディスク内側領域の空気を加圧する空気推進面を備えるようにしてもよい。
【００１７】
空気推進面は、前記ディスクの表面を背にして傾斜してもよい。
【００１８】
回転翼は、ディスクの表面に接触してスピンドルモータに装着されるるようにしてもよい。
【００１９】
回転翼のブレードの厚さは、ディスクの表面からスライダが搭載されたＨＳＡの先端部までの高さ以下であってもよい。
【００２０】
回転翼は、ディスクの上側または下側に装着されるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように本発明によれば、ディスク内側領域でスライダの浮揚力を向上させて、スライダを安定的に浮揚させることができる。その結果、例えば、外部衝撃によるディスクとスライダとの衝突及びそれによるスライダとディスクとの損傷を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２３】
図２は、本発明の望ましい実施形態によるＨＤＤを示す分解斜視図である。上記ＨＤＤは、ディスクの直径が１インチ未満である小型ＨＤＤである。
【００２４】
図２に示すように、上記ＨＤＤ１００は、ベース部材１０１及び上記ベース部材１０１に結合されるカバー部材１０５を備え、上記ベース部材１０１上には、データ記録媒体であるディスク１１０を回転させるためのスピンドルモータ１０６と、先端部にスライダ１３５を搭載したＨＳＡ１２０とが装着される。
【００２５】
上記ＨＳＡ１２０は、上記ベース部材１０１に回転可能に結合されたスイングアーム１２１と、スイングアーム１２１の一側端部に結合される一対のサスペンション１３０と、上記一対のサスペンション１３０の先端部に搭載され、上記ディスク１１０の上側表面と下側表面をそれぞれ対向する一対のスライダ１３５とを備える。上記スライダ１３５には、ディスク１１０へのデータの記録および／またはディスク１１０からのデータの読み取りを行なう磁気ヘッド（図示せず）が備えられる。上記サスペンション１３０は、上記スライダ１３５をディスク１１０の表面側に付勢されるように支持する。
【００２６】
また、上記ＨＳＡ１２０は、スイングアーム１２１を回転させてスライダ１３５をディスク１１０上の特定位置に移動させるためのボイスコイルモータ（ＶｏｉｃｅＣｏｉｌ  Ｍｏｔｏｒ：ＶＣＭ）１２５を有する。上記ＶＣＭ１２５は、スイングアーム１２１の他側端部に設けられたＶＣＭコイル１２６と、ＶＣＭコイル１２６に対向してベース部材１０１上に設置されるマグネット１２７とを備える。上記ＶＣＭ１２５は、サーボ制御システムにより制御され、ＶＣＭコイル１２６に入力される電流とマグネット１２７により形成された磁場との相互作用により、フレミングの左手法則による方向にスイングアーム１２１を回転させる。
【００２７】
上記ディスク１１０の装着孔１１１は、スピンドルモータ１０６にはめ込まれ、ディスククランプ１０８がスピンドルモータ１０６の上端に締結されてディスク１１０を加圧することによって、ディスク１１０がスピンドルモータ１０６に固着される。
【００２８】
ＨＤＤ  １００に電源が印加されれば、スピンドルモータ１０６の駆動によりディスク１１０が逆時計回り方向に表示された矢印Ｄ方向に高速回転し、その回転により、ディスク１１０の表面上には、同方向Ｄに流動する気流が誘発される。この気流により、上記スライダ１３５には、ディスク１１０の表面から離隔させようとする浮揚力が作用し、上記スライダ１３５は、上記浮揚力とサスペンション１３０の弾性加圧力とが平衡をなす所定高さに浮き上がる。
【００２９】
一方、ＨＳＡ１２０のＶＣＭコイル１２６に電流が入力されれば、フレミングの左手法則による方向にスイングアーム１２１が回転してスライダ１３５をディスク１１０上の特定位置に移動させ、スライダ１３５は、上記ディスク１１０上の特定位置上に浮き上がった状態でその特定位置へのデータの記録および／または特定の位置からのデータの読み出しを行なう。
【００３０】
データが記録されるディスク１１０の表面領域は、通常的にスピンドルモータ１０６からの距離によって内側領域ＩＤ、中間領域ＭＤ及び外側領域ＯＤに３等分に区分されうる。本発明のＨＤＤ１００は、従来技術で述べたような内側領域ＩＤに、気流の流速の低下を防止する回転翼１４０を備える。
【００３１】
図３は、本発明の第１実施形態による回転翼を示す斜視図であり、図４は、図３の回転翼の効果を説明するための図面である。
【００３２】
図２〜図４に示すように、上記回転翼１４０は、ディスク１１０の上側表面に接触してスピンドルモータ１０６に装着され、スピンドルモータ１０６に締結されるディスククランプ１０８により加圧されてディスク１１０と共にスピンドルモータ１０６に固定される。上記回転翼１４０は、スピンドルモータ１０６にはめ込まれる装着孔１４１と、１２０°間隔で放射状に突出した三つのブレード１４３とを備える。
【００３３】
上記回転翼１４０のブレード１４３は、ディスク内側領域ＩＤでの気流を加速する空気推進面１４４を備える。詳しくは、ディスク１１０が回転すれば、ディスク１１０の角速度と同じ角速度で回転する回転翼１４０の空気推進面１４４の線速度は、上記ディスク内側領域ＩＤで気流の流速より速く、かかる速度差によりディスク内側領域ＩＤの空気がディスク１１０の回転方向Ｄに加圧される。
【００３４】
上記空気推進面１４４は、ディスク１１０の表面を背にして傾斜している。すなわち、図４に示したように、空気推進面１４４とディスクの表面とのなす角が鋭角となる。あるいは、ディスク１１０の表面に対する空気推進面１４４の傾斜角Ａ１が９０°を超える鈍角となる。鈍角である傾斜角Ａ１を有する空気推進面１４４は、図４に矢印で示したように、ディスク内側領域ＩＤでディスク１１０の表面から離隔される方向に流動する気流を誘発してスライダ１３５に作用する浮揚力を向上させる。
【００３５】
一方、ＨＤＤ１００を薄くするために、上記ブレード１４３の厚さｔは、ディスク１１０の表面からスライダ１３５が搭載されたサスペンション１３０の先端部までの高さｚ以下に設計される。
【００３６】
上記回転翼１４０の効果を検証するために、本発明の発明者によるＣＦＤ（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ  Ｆｌｕｉｄ  Ｄｙｎａｍｉｃｓ）分析が実施された。実施されたＣＦＤ分析において、一枚のディスクを備えた小型ＨＤＤを対象とし、上記回転翼１４０のない既存の場合と上記回転翼１４０のある第１実施形態の場合とを比較した。ここで、ディスクの直径は０．８５インチ、ディスクの回転角速度は３６００ｒｐｍ、ディスクの表面に対する回転翼１４０の空気推進面１４４の傾斜角Ａ１は１３５°に設定され、気流は層流と仮定した。上記ＣＦＤ分析の結果が下記の表１及び表２に整理されている。
【表１】
2007122862.tif 000003
【表２】
2007122862.tif 000004
【００３７】
表１と図２の対応関係について説明すると、表１で、ＩＤは、図２でディスク内側領域ＩＤの中間地点を、ＯＤは、ディスク外側領域ＯＤの中間地点を指す。そして、流速は、ディスク１１０の回転により誘発される気流の流速を表し、その単位はｍ／ｓである。
【００３８】
また、表２と図２の対応関係について説明すると、表２で、ＩＤは、図２でディスク内側領域ＩＤの中間地点にスライダ１３５が位置する場合、ＯＤは、ディスク外側領域ＯＤの中間地点にスライダ１３５が位置する場合を指す。そして、表１で、Ｘ方向の力は、図２のＸ方向にスライダ１３５に作用する力を、Ｙ方向の力は、Ｙ方向にスライダ１３５に作用する力を、Ｘ−Ｙ方向の力は、上記Ｘ方向の力とＹ方向の力との合力を、浮揚力は、Ｚ方向にスライダ１３５に作用する力をそれぞれ表す。表２に記載の力の単位はＮである。
【００３９】
表１の結果を説明すれば、回転翼１４０が適用された第１実施形態のＩＤでの気流の流速が回転翼１４０のない既存のＩＤでの気流の流速より大きく増加し、かかる流速の増加がスライダ１３５の浮揚力の増加を惹起することを類推できる。
【００４０】
表２の結果を説明すれば、既存のＩＤでの浮揚力より回転翼１４０が適用された第１実施形態のＩＤでの浮揚力が約９倍増加することを確認できる。また、Ｘ−Ｙ方向の力は大きい変化を表していない。すなわち、回転翼１４０により誘導された気流の流速の増加は、スライダ１３５をＸ−Ｙ平面上で押し出したり引き寄せるのには影響を及ぼさず、スライダ１３５の浮揚力を増加させるのには大きい影響を及ぼすと結論付けうる。
【００４１】
図５は、本発明の第２実施形態による回転翼を示す斜視図であり、図６は、その効果を説明するための図面であり、図７は、本発明の第３実施形態による回転翼を示す斜視図であり、図８は、その効果を説明するための図面である。
【００４２】
図５及び図６に示すように、本発明の第２実施形態による回転翼１５０は、図３及び図４に示した第１実施形態の回転翼１４０を代替して図２のＨＤＤ  １００に適用されうるものであって、上記第１実施形態の回転翼１４０と同様に、スピンドルモータ１０６（図２参照）にはめ込まれる装着孔１５１と、１２０°間隔で放射状に突出した三つのブレード１５３とを備え、各ブレード１５３は、ディスク内側領域ＩＤ（図２参照）の空気をディスク１１０の回転方向Ｄ（図２参照）に加圧する空気推進面１５４を備える。
【００４３】
上記空気推進面１５４は、ディスク１１０の表面に対して直交する。すなわち、図６に示したように、ディスク１１０の表面に対する空気推進面１５４の傾斜角Ａ２が９０°となる。直角である傾斜角Ａ２を有する空気推進面１５４は、図６に矢印で示したように、ディスク内側領域ＩＤでディスク１１０の表面に平行な方向に流動する気流を誘発する。
【００４４】
かかるディスク１１０の表面に平行な方向に流動する気流は、図４に示した第１実施形態の場合よりは劣るが、回転翼１５０のない場合よりはスライダ１３５に作用する浮揚力を向上させる効果があると予想される。
【００４５】
図７は、本発明の第３実施形態による回転翼を示す斜視図であり、図８は、その効果を説明するための図面である。
【００４６】
図７及び図８に示すように、本発明の第３実施形態による回転翼１６０も、図３及び図４に示した第１実施形態の回転翼１４０または図５及び図６に示した第２実施形態の回転翼１５０を代替して図２のＨＤＤ１００に適用されうるものであって、上記第１実施形態または第２実施形態の回転翼１４０，１５０と同様に、スピンドルモータ１０６（図２参照）にはめ込まれる装着孔１６１と、１２０°間隔で放射状に突出した三つのブレード１６３とを備え、各ブレード１６３は、ディスク内側領域ＩＤ（図２参照）の空気をディスク１１０の回転方向Ｄ（図２参照）に加圧する空気推進面１６４を備える。
【００４７】
上記空気推進面１６４は、ディスク１１０の表面に対向して傾斜している。すなわち、図８に示したように、ディスク１１０の表面に対する空気推進面１６４の傾斜角Ａ３が９０°より小さい鋭角となる。鋭角である傾斜角Ａ３を有する空気推進面１６４は、図８に矢印で示したように、ディスク内側領域ＩＤでディスク１１０の表面に向かう方向に流動する気流を誘発する。かかるディスク１１０の表面に向かう方向に流動する気流は、図４に示した第１実施形態及び図６に示した第２実施形態の場合よりは劣るが、回転翼１６０による気流の流速の増加は予想されるので、上記回転翼１６０のない場合よりはスライダ１３５に作用する浮揚力を向上させる効果があると予想される。
【００４８】
上記第１、第２及び第３実施形態による回転翼１４０，１５０，１６０の効果を検証するために、本発明の発明者による追加的なＣＦＤ分析が実施された。このＣＦＤ分析において、一枚のディスクを備えた小型ＨＤＤを対象とし、いかなる回転翼もない既存の場合と第１、第２及び第３実施形態による回転翼１４０，１５０，１６０のある場合とに対してスライダに作用する浮揚力を比較した。ここで、ディスクの直径は０．８５インチ、ディスクの回転角速度は３６００ｒｐｍに設定された。また、ディスクの表面に対する第１実施形態の回転翼１４０の空気推進面１４４の傾斜角Ａ１は１３５°、第２実施形態の回転翼１５０の空気推進面１５４の傾斜角Ａ２は９０°、第３実施形態の回転翼１６０の空気推進面１６４の傾斜角Ａ３は４５°に設定され、気流は層流と仮定した。上記ＣＦＤ分析の結果が下記の表３に整理されている。
【表３】
2007122862.tif 000005
【００４９】
表３の結果を説明すれば、第１実施形態のＩＤでの浮揚力が第２実施形態のＩＤでの浮揚力よりは約１２％、第３実施形態のＩＤでの浮揚力よりは約６１％向上したと表れる。また、上記第１、第２及び第３実施形態のＩＤでの浮揚力が、いなかる回転翼もない既存のＩＤでの浮揚力よりは向上したことを確認できる。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態によれば、ディスク内側領域でスライダの浮揚力を向上させ、ディスク上のどの位置にスライダが位置するかを問わず、スライダの安定的な浮揚を可能にする。したがって、外部衝撃によるディスクとスライダとの衝突及びそれによるスライダとディスクとの損傷を抑制できる。
【００５１】
なお、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５２】
例えば、回転翼のブレードの数は、第１、第２及び第３実施形態と異なり、一対であるか、または４個以上であることもある。また、図２〜図８に示したものと異なり、ディスクの下側表面に回転翼が接触して装着されることもある。したがって、本発明の真の保護範囲は、特許請求の範囲により決まらねばならない
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、ＨＤＤ関連の技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】従来のＨＤＤの一例を概略的に示す平面図である。
【図２】本発明の望ましい実施形態によるＨＤＤを示す分解斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態による回転翼を示す斜視図である。
【図４】図３の回転翼の効果を説明するための図面である。
【図５】本発明の第２実施形態による回転翼を示す斜視図である。
【図６】図５の回転翼の効果を説明するための図面である。
【図７】本発明の第３実施形態による回転翼を示す斜視図である。
【図８】図７の回転翼の効果を説明するための図面である。
【符号の説明】
【００５５】
１００    ＨＤＤ
１０１    ベース部材
１０５    カバー部材
１０６    スピンドルモータ
１０８    ディスククランプ
１１０    ディスク
１１１，１４１，１５１，１６１    装着孔
１２０    ＨＳＡ
１２１    スイングアーム
１２５    ＶＣＭ
１２６    ＶＣＭコイル
１２７    マグネット
１３０    サスペンション
１３５    スライダ
１４０，１５０，１６０    回転翼
ＩＤ    内側領域
ＯＤ    外側領域
ＭＤ    中間領域
【図１】
2007122862.tif 000006
【図２】
2007122862.tif 000007
【図３】
2007122862.tif 000008
【図４】
2007122862.tif 000009
【図５】
2007122862.tif 000010
【図６】
2007122862.tif 000011
【図７】
2007122862.tif 000012
【図８】
2007122862.tif 000013